Какие бывают машины переменного тока

Виды электрических машин переменного тока, их устройство и принцип работы

Применение электричества состоит в превращении его в иные виды энергии — световую, тепловую, магнитную, химическую и механическую.

В последнем случае преобразователями чаще всего выступают электрические машины переменного тока.

Устройство

Машина, работающая и на постоянном, и на переменном токе, состоит из двух частей:

неподвижной — индуктора или статора;
вращающейся внутри нее — якоря или ротора.

Каждый узел состоит из сердечника и обмотки, размещенной в его пазах. Отличие машин I_пост и I_пер. состоит в порядке подачи тока: в первом случае – на обмотку вращающейся части, во втором – неподвижной.

Еще одна особенность: статорные и роторные сердечники набирают из отдельных изолированных листов электротехнической стали, что препятствует возникновению в них вихревых токов.

Понятия «индуктор» и «якорь» относятся к машинам постоянного тока.

Принцип работы

Электрические машины могут выступать в роли:

генератора. Установка производит ток, обусловленный явлением электромагнитной индукции: изменения магнитного потока, пересекающего проводник, приводит к возникновению в нем ЭДС;
двигателя. Электромагнитное воздействие со стороны статора заставляет подвижную составляющую вращаться.

Важное отличие от устройств I_пост: в режиме двигателя вращается магнитное поле, создаваемое статором. Это обусловлено характером I_пер. (периодическое изменение величины и направления) и расположением катушек обмотки.

По типу питания электрические машины делятся на два вида:

Сказанное относится как к двигателю, так и к генератору. То есть для создания 3-фазного тока частотой 50 Гц при наличии 30 пар полюсов ротор требуется вращать со скоростью всего 100 об/мин вместо 3000, что важно для роторов гидроэлектростанций.

Сколько бы ни было катушек, все они объединены в 3 однофазные группы, поэтому статор 3-фазной электрической машины всегда имеет 6 выводных клемм. В группах катушки подключаются параллельно или последовательно.

Особенности

По способу взаимодействия ротора и вращающегося магнитного поля, устройства делятся на два вида – синхронные и асинхронные. В первом случае скорости вращения поля и ротора совпадают, во втором – отличаются.

Синхронная электрическая

Установки данного типа одинаково широко применяются в роли двигателей и генераторов. Подобные машины используются на всех электростанциях. Ротор имеет собственные магнитные полюсы.

Ротор представляет собой электромагнит на I_пост от стороннего источника, реже — постоянный магнит. Сторонним источником I_пост. обычно выступает генератор, смонтированный на валу машины. Но в некоторых случаях используют и аккумулятор.

Вращение обусловлено взаимодействием вращающегося магнитного поля статора и собственного поля ротора. Первое увлекает за собой второе, заставляя подвижный элемент вращаться с той же скоростью (режим двигателя). Если же вращать ротор сторонней механической силой, на выводах обмотки статора получится 3-фазное напряжение (режим генератора).

Асинхронная электрическая

Данное устройство в основном используется как двигатель. В сравнении с синхронной имеет более простую конструкцию, чем и объясняется широкое распространение. Ротор собственных магнитных полюсов не имеет, поскольку его магнитное поле является наведенным (у синхронных — собственное).

Асинхронные машины делятся на два вида:

коллекторные;
бесколлекторные.

Первые более разнообразны по характеристикам, но из-за наличия такого дорогого и малонадежного узла, коим является коллектор, сфера их использования ограничена.

Бесколлекторные устройства наиболее распространены, они делятся на два вида:

с короткозамкнутым ротором;
с фазным ротором.

Обмотка первого представляет собой обойму из медных или алюминиевых стержней в форме беличьего колеса, тогда как тело самого элемента изготовлено из ферромагнитной стали и представляет собой сердечник.

Вместе сердечники ротора и статора образуют магнитопровод, а имеющиеся на них обмотки работают подобно трансформаторным:

в обмотках статора при подключении его клемм к 3-фазному напряжению формируется вращающееся магнитное поле, как было описано выше;
для ротора движущееся относительно него вращающееся магнитное поле является переменным, отчего в его обмотке, согласно закону электромагнитной индукции, наводится ЭДС и возникает ток;
он создает в обмотке ротора магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора. Иными словами, возникает действующая на стержни ротора амперова сила. Он начинает вращаться вслед за полем статора.

Очевидно, что скорость вращения ротора V не может быть равна аналогичному параметру поля статора V0, поскольку при таких условиях последнее уже не будет переменным для роторной обмотки.

Потому данный двигатель и называют асинхронным. Если при вращении ротор обгоняет поле статора, машина переходит в режим генератора. Разность V и V0 характеризуется коэффициентом скольжения S = (V0 — V) / V0.

У двигателей с короткозамкнутым ротором есть три недостатка, ограничивающих сферу применения:

небольшой пусковой момент: при активации полюсы наведенного в роторе магнитного поля находятся под полюсами вращающегося поля статора;
высокий пусковой ток: в 5-15 раз выше рабочего;
в случае приложения нагрузки на вал более максимального момента двигатель останавливается.

Обмотка фазного ротора устроена подобно статорной. В момент пуска к ней подключается внешнее сопротивление, отчего взаимное расположение магнитных полей подвижного и неподвижного элементов меняется — полюса одного выводятся из-под полюсов другого. Возникает высокий момент трогания (или пусковой).

Назначение

По эксплуатационным характеристикам машины I_пер. превосходят аналоги на I_пост, потому им отдают предпочтение, их преимущества:

технологичная конструкция;
надежность;
высокая энергетическая отдача.

В то же время они уступают устройствам I_пост. в точности регулирования рабочих параметров. Потому двигатели электротранспорта, сложных измерительных приборов и некоторых обрабатывающих станков работают на I_пост. В большинстве же случаев применяются машины I_пер.. Асинхронные двигатели отличаются простотой и используются чаще всего и в самых разных областях.

При этом наиболее распространена разновидность с короткозамкнутым ротором — опять же в силу простоты конструкции. Такими двигателями оснащают насосы, компрессоры, центрифуги, ручной электроинструмент, станки и пр. Аналогичные установки с фазным ротором устроены сложнее и потому применяются реже.

Их преимущество — хорошие пусковые и регулировочные характеристики, благодаря чему эти двигатели используют в качестве привода подъемных устройств, конвейеров, цементных, угольных и прочих мельниц, систем вентиляции и конструкций, предназначенных для непрерывной работы в течение длительного времени.

Видео по теме

О машинах переменного тока в видео:

Полная классификация машин переменного тока более разнообразна, чем приведенная в данной статье. Так, существуют устройства с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением, а также многие другие виды. Они отличаются пусковыми и рабочими характеристиками, но принцип действия у всех один и тот же.

Машины переменного тока: определение, принцип работы и применение

В данной статье мы рассмотрим основные понятия и свойства машин переменного тока, их принцип работы, типы, преимущества и недостатки, а также области применения.

Машины переменного тока: определение, принцип работы и применение обновлено: 15 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Введение

В электротехнике машина переменного тока является одним из основных устройств, используемых для преобразования электрической энергии. Она работает на основе принципа электромагнитной индукции и способна генерировать переменный ток. В данной статье мы рассмотрим определение, принцип работы, особенности, типы, преимущества и недостатки, а также применение машин переменного тока.

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Определение машины переменного тока

Машина переменного тока (МПТ) – это электрическое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию и наоборот, используя переменный ток.

МПТ состоит из двух основных компонентов: статора и ротора. Статор – это неподвижная часть машины, которая содержит обмотки, создающие магнитное поле. Ротор – это вращающаяся часть машины, которая содержит проводящие элементы, такие как обмотки или проводники, которые взаимодействуют с магнитным полем статора.

Основной принцип работы МПТ основан на явлении электромагнитной индукции. Когда переменный ток протекает через обмотки статора, создается переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле взаимодействует с проводящими элементами ротора, вызывая их движение. Таким образом, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

МПТ также может работать в обратном направлении, преобразуя электрическую энергию в механическую энергию. Когда на ротор подается переменное напряжение, создается переменное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора, вызывая вращение ротора и преобразуя электрическую энергию в механическую энергию.

Принцип работы машины переменного тока

Машина переменного тока (МПТ) работает на основе принципа elektromagnetic индукции. Она состоит из двух основных частей: статора и ротора.

Статор

Статор – это неподвижная часть МПТ, которая содержит обмотки, создающие магнитное поле. Обмотки статора подключены к источнику переменного напряжения, что позволяет создавать переменное магнитное поле.

Ротор

Ротор – это вращающаяся часть МПТ, которая содержит проводящие элементы, такие как провода или лопасти. Ротор находится внутри статора и может вращаться вокруг своей оси.

Когда на обмотки статора подается переменное напряжение, они создают переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле взаимодействует с проводящими элементами ротора, вызывая их движение.

В результате взаимодействия магнитного поля статора и ротора, ротор начинает вращаться. Это происходит из-за электромагнитной индукции, которая возникает при изменении магнитного поля в проводящих элементах ротора.

Таким образом, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Важно отметить, что направление вращения ротора зависит от направления переменного магнитного поля статора.

Особенности машин переменного тока

Машины переменного тока (МПТ) имеют ряд особенностей, которые отличают их от машин постоянного тока. Вот некоторые из них:

Переменное напряжение и ток

Одной из основных особенностей МПТ является то, что они работают на переменном напряжении и токе. В отличие от машин постоянного тока, где напряжение и ток постоянны, в МПТ они меняются со временем. Это позволяет МПТ быть более гибкими и адаптивными к различным условиям работы.

Индуктивность и емкость

В МПТ присутствуют индуктивность и емкость, которые влияют на их электрические характеристики. Индуктивность возникает из-за наличия обмоток и магнитного поля, а емкость – из-за наличия изоляции и конденсаторов. Эти параметры могут влиять на работу МПТ и требуют специального учета при проектировании и эксплуатации.

Реактивная мощность

МПТ потребляют реактивную мощность, которая отличается от активной мощности. Реактивная мощность связана с энергией, которая переходит между машиной и электрической сетью в процессе работы. Это может вызывать проблемы с эффективностью и стабильностью работы МПТ, поэтому необходимо учитывать реактивную мощность при планировании и управлении электрической системой.

Синхронность и асинхронность

МПТ могут быть синхронными или асинхронными. Синхронные машины работают с постоянной скоростью вращения, которая синхронизирована с частотой переменного тока. Асинхронные машины, напротив, имеют переменную скорость вращения, которая зависит от нагрузки и других факторов. Это позволяет асинхронным МПТ быть более гибкими и приспособленными к изменяющимся условиям работы.

Регулирование скорости и напряжения

МПТ обладают возможностью регулирования скорости и напряжения. Это достигается путем изменения частоты переменного тока или изменения параметров обмоток и магнитного поля. Регулирование скорости и напряжения позволяет адаптировать МПТ к различным требованиям и условиям работы.

В целом, машины переменного тока обладают уникальными особенностями, которые делают их важными компонентами в электротехнике. Понимание этих особенностей позволяет эффективно проектировать, управлять и использовать МПТ в различных приложениях.

Типы машин переменного тока

Машины переменного тока (МПТ) могут быть разделены на несколько типов в зависимости от их конструкции и принципа работы. Ниже приведены основные типы МПТ:

Асинхронные машины переменного тока (Асинхронные двигатели)

Асинхронные машины переменного тока, также известные как асинхронные двигатели, являются самыми распространенными типами МПТ. Они состоят из статора и ротора. Статор содержит обмотки, которые создают магнитное поле, а ротор представляет собой проводник, который вращается внутри этого поля. Асинхронные машины переменного тока широко используются в промышленности и бытовых приложениях.

Синхронные машины переменного тока (Синхронные генераторы и двигатели)

Синхронные машины переменного тока, также известные как синхронные генераторы и двигатели, имеют ротор, который вращается синхронно с частотой переменного тока. Они обладают постоянным магнитным полем на роторе и используются для генерации электроэнергии или привода механизмов с постоянной скоростью в промышленных и энергетических системах.

Коллекторные машины переменного тока (Коллекторные двигатели)

Коллекторные машины переменного тока, также известные как коллекторные двигатели, имеют ротор с коллектором и щетками. Коллектор передает электрический ток на ротор, что позволяет создать вращательное движение. Коллекторные машины переменного тока широко используются в бытовых приложениях, таких как электродвигатели пылесосов и миксеров.

Бесколлекторные машины переменного тока (Бесколлекторные двигатели)

Бесколлекторные машины переменного тока, также известные как бесколлекторные двигатели, не имеют коллектора и щеток. Вместо этого, они используют электронику для коммутации обмоток ротора. Бесколлекторные машины переменного тока обладают высокой эффективностью и точностью управления, и широко применяются в промышленности, автомобильной и аэрокосмической отраслях.

Это основные типы машин переменного тока, каждый из которых имеет свои особенности и применение в различных областях. Понимание этих типов поможет вам выбрать наиболее подходящую машину переменного тока для вашего конкретного приложения.

Преимущества машин переменного тока:

1. Широкий диапазон скоростей: Машины переменного тока могут работать на разных скоростях, что делает их универсальными и применимыми в различных областях.

2. Высокая эффективность: Машины переменного тока обладают высокой эффективностью, что означает, что они преобразуют большую часть электрической энергии в механическую энергию.

3. Легкость управления: Машины переменного тока легко управлять, благодаря возможности изменения частоты и амплитуды напряжения, подаваемого на обмотки статора.

4. Высокая точность управления: Машины переменного тока обладают высокой точностью управления скоростью и моментом, что делает их идеальными для применения в прецизионных системах.

Недостатки машин переменного тока:

1. Большие размеры и вес: Машины переменного тока обычно имеют большие размеры и вес, что может быть проблемой в некоторых приложениях, где ограничены пространство и вес.

2. Сложность установки и обслуживания: Установка и обслуживание машин переменного тока может быть сложным и требовать специальных навыков и оборудования.

3. Высокая стоимость: Машины переменного тока обычно стоят дороже, чем машины постоянного тока, из-за сложности их конструкции и управления.

4. Возможность появления электромагнитных помех: Машины переменного тока могут создавать электромагнитные помехи, которые могут повлиять на работу других электронных устройств в окружающей среде.

В целом, машины переменного тока обладают множеством преимуществ, но также имеют некоторые недостатки, которые необходимо учитывать при выборе их для конкретного приложения.

Применение машин переменного тока

Машины переменного тока широко применяются в различных областях, благодаря своим особенностям и преимуществам. Вот некоторые из них:

Промышленность

Машины переменного тока являются основным источником электроэнергии в промышленности. Они используются для привода различных механизмов и оборудования, таких как насосы, компрессоры, конвейеры и прочее. Благодаря своей высокой эффективности и возможности регулирования скорости вращения, машины переменного тока позволяют оптимизировать процессы производства и снизить энергопотребление.

Энергетика

Машины переменного тока играют важную роль в энергетической отрасли. Они используются в генераторах для преобразования механической энергии в электрическую. Также машины переменного тока используются в электрических двигателях для привода генераторов и других устройств в электростанциях.

Транспорт

Машины переменного тока широко применяются в транспортной отрасли. Они используются в электрических поездах, трамваях и метро для привода двигателей и обеспечения передвижения. Машины переменного тока обладают высокой мощностью и эффективностью, что позволяет достичь высокой скорости и экономии энергии.

Бытовая техника

Машины переменного тока также используются в бытовой технике. Они применяются в холодильниках, стиральных машинах, кондиционерах и других устройствах для привода компрессоров и вентиляторов. Машины переменного тока обеспечивают надежную и эффективную работу бытовой техники.

В целом, машины переменного тока имеют широкий спектр применения и играют важную роль в различных отраслях. Их высокая эффективность, возможность регулирования скорости и надежность делают их незаменимыми в современном мире.

Таблица с информацией о машинах переменного тока

Тип машины	Определение	Принцип работы	Преимущества	Недостатки	Применение
Асинхронная машина	Машина переменного тока, в которой ротор не синхронизирован с полем статора	Ротор создает вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора, вызывая вращение ротора	Простая конструкция, надежность, низкая стоимость	Низкий КПД при небольших нагрузках, невозможность работы при низких частотах вращения	Применяется в промышленности для привода различных механизмов
Синхронная машина	Машина переменного тока, в которой ротор синхронизирован с полем статора	Ротор вращается синхронно с полем статора, создавая постоянную скорость вращения	Высокий КПД, точное управление скоростью, возможность работать при различных частотах вращения	Сложная конструкция, высокая стоимость	Используется в энергетике для генерации электроэнергии и в промышленности для привода больших механизмов

Заключение

Машины переменного тока являются важным элементом в электротехнике. Они работают на основе принципа электромагнитной индукции и используются для преобразования электрической энергии в механическую. Машины переменного тока имеют свои особенности, преимущества и недостатки, которые необходимо учитывать при их применении. Они широко используются в различных областях, включая промышленность, энергетику и транспорт. Понимание принципов работы и свойств машин переменного тока является важным для студентов, изучающих электротехнику.

Как классифицируются электрические машины и какие существуют их типы?

Электрические машины служат для преобразования энергии.

Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее взаимное преобразование механической и электрической энергии (Кацман М. М. Электрические машины).

В зависимости от рода преобразования энергии машины можно разделить на три группы:

1. Машины для превращения механической энергии в электрическую — генераторы.

2. Машины для превращения электрической энергии в механическую — двигатели.

3. Машины для преобразования электрической энергии одного вида в электрическую же энергию другого вида — трансформаторы, электромашинные преобразователи частоты.

Трансформаторы являются статическими преобразователями электроэнергии переменного тока. Отсутствие каких-либо вращающихся частей придает трансформаторам конструкцию, принципиально отличающую их от электрических машин. Однако принцип действия трансформаторов, так же как и принцип действия электрических машин, основан на явлении электромагнитной индукции, и поэтому многие положения теории трансформаторов составляют основу теории электрических машин переменного тока.

Во всех электрических машинах преобразование энергии осуществляется при помощи третьего вида энергии, а именно магнитной. Таким образом, в каждой электрической машине имеются две электрические цепи (которые, вообще говоря, могут быть соединены вместе), связанные при помощи магнитного контура.

На долю одной из этих электрических цепей выпадает задача создания магнитного потока.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Электродвигатели и электрогенераторы:

По способу создания потока, сильно влияющему на конструкцию, электрических машин, их можно разделить на две группы:

1. У машин постоянного тока и у синхронных машин переменного тока магнитный поток создается в особых обмотках (электромагнитах), присоединенных к источнику постоянного тока.

Возбуждение электромагнитов поддается здесь произвольному изменению во время работы. Благодаря электромагнитам поток «жестко» связан с определенными частями машины. Этим самым, а также и благодаря возбуждению постоянным током, обусловливается синхронизм между движением поля по окружности якоря и скоростью вращения якоря машины.

По своей сущности машина постоянного тока представляет собою синхронную многофазную машину, многофазные токи которой превращаются коллектором в постоянный ток.

2. У асинхронных машин с вращающимся полем и у трансформаторов поток создается реактивным током питающей сети. Поток в основном постоянен. Он заранее обусловлен напряжением сети и устройством машины с электрической точки зрения.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в разрезе

Все электрические машины можно классифицировать по ряду признаков.

1. По назначению :

Электрические генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую,
Электрические двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую (см. процесс преобразования энергии в электрических машинах),
Электромашинные преобразователи, преобразующие переменный ток в постоянный и наоборот, изменяющие величину напряжения, частоту и число фаз,
Электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей источников и приёмников электроэнергии,
Электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы.

Электрические машины постоянного тока,
Электрические машины переменного тока: синхронные, асинхронные,

Микромашины – до 500 Вт,
Машины малой мощности – от 0,5 кВт до 10 кВт,
Машины средней мощности – от 10 кВт до 100 кВт,
Машины большой мощности – свыше 100 кВт.

4. По частоте вращения :

Тихоходные – до 300 об/мин,
Средней быстроходности – от 300 об/мин до 1500 об/мин,
Быстроходные – от 1500 об/мин до 6000 об/мин,
Сверхбыстроходные – свыше 6000 об/мин.

5. По степени защиты :

Открытое исполнение (соответствует степени защиты IP00),
Защищенное (IP21, IP22),
Брызгозащищенное и каплезащищенное (IP23, IP24),
Водозащищенное (IP55, IP56),
Пылезащищенное (IP65, IP66),
Закрытое (IP44, IP54),
Герметичное (IP67, IP68).

6. По группе эксплуатации

Каждая электрическая машина относится к какой-либо группе эксплуатации, обозначаемая М1 — М31. Указанная группа характеризует приспособленность машины к вибрации с определенной частотой, к ускорениям и ударам.

В основном, машины общего назначения относятся к группе М1, предусматривающей размещение на стенах или фундаментах при отсутствии ударных нагрузок.

7. По продолжительности и особенности работы машины

Продолжительность и особенности работы машины характеризуется режимом работы, который указывается в паспорте и обозначается буквой S и цифрой от 1 до 8. Описание режимов работы приводится в нормативных документах. См. здесь: Режимы работы электродвигателей.

Например, S1 – продолжительный режим, при котором машина успевает нагреться до установленной температуры. Режим работы имеет значение при выборе электродвигателей для привода различных механизмов.

8. По способу монтажа

Исполнение электрической машины по способу монтажа обозначается буквами IМ и четырьмя цифрами, например, IМ1001, IМ3001 и др. Первая цифра характеризует конструктивное исполнение машины (на лапах – для установки на горизонтальной поверхности, электрические машины с фланцем – для крепления к вертикальной поверхности и т.д.).

Далее двумя цифрами обозначается способ монтажа и направление конца вала машины, а последняя цифра указывает на исполнение конца вала (цилиндрический, конический и пр.)

Основные показатели и характеристики электрической машины, на которые она рассчитана, называются номинальными и указываются на паспортной табличке , прикрепленной к корпусу машины.

Классификация электрических машин (электрических двигателей) по книге Кацман М. М. «Электрические машины»:

Классификация электрических машин

Про различные виды электрических машин смотрите подробно здесь:

Конструкции асинхронных и синхронных машин переменного тока

Электрическая машина

По принципу действия машины переменного тока делятся на:
1. Асинхронные машины, у которых скорость вращения вала не равна скорости вращения магнитного поля статора.
2. Синхронные машины, у которых скорость вращения вала равна скорости вращения магнитного поля статора.

Асинхронные машины по конструкции ротора делятся на машины с короткозамкнутым ротором и машины с фазным ротором (или машины с контактными кольцами).

Синхронные машины по конструкции ротора делятся на машины с явновыраженными полюсами и машины с неявновыраженными полюсами.

Конструкция статора и у асинхронных и у синхронных машин одинаковая. Статор машин переменного тока состоит из корпуса. В зависимости от мощности машин корпус может быть литым чугунным, литым стальным и литым сварным. По всей окружности корпуса статора с внутренней стороны запрессовывается статорное железо, которое набирается из отдельных листов электротехнической стали. В железе статора штампуются пазы, которые также как пазы якоря машины постоянного тока могут быть закрытыми грушевидной формы и открытыми с параллельными стенками.

Также как и в пазы якоря машины постоянного тока, в пазы статора машины переменного тока укладывается обмотка с такой же изоляцией. В закрытые пазы укладывается всыпная обмотка, в открытые пазы с параллельными стенками укладывается жесткая обмотка с проводниками прямоугольного сечения. Отличается обмотка тем, что под одним полюсным делением должны лежать катушки всех трех фаз.

Схема трехфазной волновой обмотки машины переменного тока с Z=12, 2p=2, m=3

Схема трехфазной волновой обмотки машины переменного тока с Z=12, 2p=2, m=3.

В одних и тех же пазах должна лежать одна и та же фаза. Катушки одной фазы соединяются между собой. Число катушек в одной фазе всегда равно числу полюсов.

y₁ = (Z / 2p) ± E = 6

Последовательное соединение катушек обмотки машины переменного тока, одна параллельная ветвь

Последовательное соединение катушек обмотки машины переменного тока, одна параллельная ветвь.

Параллельное соединение катушек обмотки машины переменного тока

Под одни полюсом 180 электрических градусов.

Если машина четырехполюсная, то катушки в каждой фазе можно включить тремя способами: с одной параллельной ветвью, с двумя параллельными ветвями и четырьмя параллельными ветвями.

Включение катушек с одной параллельной ветвью в машине переменного тока

Включение катушек с одной параллельной ветвью в машине переменного тока.

Включение катушек с двумя параллельными ветвями в машине переменного тока

Включение катушек с двумя параллельными ветвями в машине переменного тока.

Включение катушек с тремя параллельными ветвями в машине переменного тока

Включение катушек с тремя параллельными ветвями в машине переменного тока.

a – число параллельных ветвей.

Три фазы обмотки статора могут соединяться либо в звезду, либо в треугольник. В разветвительную коробку машины выводятся начала C1, C2, C3 и концы C4, C5, C6.

A: C1-C4
B: C2-C5
C: C3-C6

Роторы асинхронных машин могут быть короткозамкнутыми и иметь следующую конструкцию: на вал напрессовывается железо с пазами. Пазы ротора имеют грушевидную форму.

Пулузакрытые (а), полуоткрытые (б), открытые (в) пазы статоров машин переменного тока

Пулузакрытые (а), полуоткрытые (б), открытые (в) пазы статоров машин переменного тока.

В эти пазы под давлением, чтобы избежать образования раковин, заливается алюминий.

Если ротор фазный, то в пазы ротора укладывается, так же как и в статоре, трехфазная обмотка, но в отличие от статора, который может собираться в звезду или в треугольник, обмотка ротора всегда собирается в звезду внутри машины, а три свободных конца подключаются к контактным кольцам. Контактные кольца напрессовываются на вал. Обмотка ротора имеет то же число пар полюсов как и обмотка статора.

Роторы синхронных машин бывают двух типов: с явновыраженными полюсами и неявновыраженными полюсами. Рассмотрим конструкцию ротора с явновыраженными полюсами: на вал большого диаметра закрепляются полюса, которые набираются из отдельных листочков железа специальной формы.

Полюсы явнополюсной синхронной машины переменного тока: 1 - обмотка возбуждения; 2 - сердечник полюса с полюсным наконечником и Т-образным хвостом; 3 - междукатушечные соединения; 4 - шпилька для крепления междукатушечного соединения; 5 - пружина для сжатия обмотки; 6 - клинья.

Полюсы явнополюсной синхронной машины переменного тока: 1 — обмотка возбуждения; 2 — сердечник полюса с полюсным наконечником и Т-образным хвостом; 3 — междукатушечные соединения; 4 — шпилька для крепления междукатушечного соединения; 5 — пружина для сжатия обмотки; 6 — клинья.

Полюса соединяются в электрическую схему таким образом, чтобы они чередовались: С-Ю-С-Ю. Гидрогенераторы вращаются со скоростью 125 об/мин. Так как скорость вращения, роторы такой конструкции работают устойчиво.

У турбогенераторов скорость вращения ротора составляет 1500 и 3000 об/мин. Явновыраженные полюса будут срезаться под действием сил инерции, чтобы этого не происходило, используются роторы с неявновыраженными полюсами. Для этого вал ротора большого диаметра делится на сегменты, в котором вырезаются пазы.